濕陷性黃土分析與處理方法

■　楊文鵬

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院新疆烏魯木齊830091）

濕陷性黃土分析與處理方法

■楊文鵬

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院新疆烏魯木齊830091）

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，促使了各種水利水電工程施工項目的明顯增加。因此，在目前的社會發(fā)展中，提高水利工程施工技術(shù)和施工效率至關(guān)重要，但是在施工的過程中由于受到施工規(guī)模、施工效率和施工質(zhì)量的影響，使得一些工程項目在施工中不得不選取各種復(fù)雜的地基來進行施工，以濕陷性黃土為主的復(fù)雜地基條件也逐步受到人們的關(guān)注與重視。本文就濕陷性黃土地基問題進行分析，就起處理方法進行相關(guān)探討。

黃土濕陷性處理方法

1　黃土濕陷的主要特征

黃土的濕陷變形是一種較特殊的塑性變形，黃土內(nèi)有肉眼可見的大孔隙、具有垂直孔性、遇水浸入可溶鹽溶解結(jié)構(gòu)迅速破壞，強度也隨之降低而發(fā)生顯著下沉現(xiàn)象，就是黃土獨特的濕陷性?它的特殊性不僅表現(xiàn)在它是力與水共同作用的結(jié)果，還表現(xiàn)在它密切依賴于幾何應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力歷史與濕度狀態(tài)、增濕水平和增濕歷史等。大量試驗結(jié)果及工程實踐經(jīng)驗表明：濕陷性黃上的濕陷變形具有突變性、非連續(xù)性和不可逆性三大特征。眾所周知，與常規(guī)室內(nèi)試驗相比，載荷試驗更費時、費力。人們想通過濕陷系數(shù)與黃土的物理性質(zhì)的相關(guān)性得到地區(qū)經(jīng)驗公式，以便能更方便而準確地獲取工程建設(shè)場地所含黃土的濕陷系數(shù)。

2　黃土濕陷的原因和機理

對黃土濕陷的原因和機理的認識存在多種不同的論點，總體上可歸納為內(nèi)因和外因兩個方面。內(nèi)因指的是黃土本身的物質(zhì)成分和其內(nèi)部顆粒結(jié)構(gòu)；外因則是水和外在的壓力作用所影響。黃土濕陷性產(chǎn)生的原因主要是由于結(jié)構(gòu)上的欠壓密狀態(tài)；干旱或半干旱氣候條件導(dǎo)致的含水量較低，且隨著水分蒸發(fā)，導(dǎo)致鹽類析出、溶解、凝結(jié)作用等。不難理解，含水量和孔隙比對于濕陷性具有較大的影響，而黃土所含的各種鹽類及礦物質(zhì)的含量對黃土濕陷性也具有較大的影響，一般以干密度來對其進行考量。眾所周知，濕陷性黃土具有濕陷起始壓力，也就是說黃土的顆粒間的粘聚力與濕陷系數(shù)的大小具有較大的相關(guān)性，以壓縮模量考查黃土的強度。所以黃土的濕陷系數(shù)與其含水量、干密度、孔隙比和壓縮模量具有較好的相關(guān)性。

3　濕陷性黃土地基的幾種處理方法

在我國有幾十年的對濕陷性黃土處理研究和實踐中，總結(jié)出了許多的處理方法，按照處理濕陷性地基的思路不同，主要可歸納為以下3類。

3.1消除地基黃土的濕陷性

常用的方法包括換土墊層法、擠密樁法、重錘夯實法、強夯法等。其中換土法包括灰土墊層和素土墊層，其優(yōu)點是回填土的孔隙小，密實度大，壓縮變形??；缺點是處理深度較小，一般只能消除1～3米以內(nèi)黃土的濕陷性。擠密樁法是指在地基土體中‘擠’入適量的吸水弱膨脹性材料，從而使得地基土體變得更加密實。其優(yōu)點是可以處理任意厚度的濕陷性黃土，但考慮到可操作性和成本，一般處理深度為5～15米，缺點是擠密樁工藝比較復(fù)雜，且在地基土含水率小時需進行預(yù)浸水處理，綜合成本較高。重錘夯實法可以在1.5米左右的厚度內(nèi)有效的清除黃土的濕陷性，降低壓縮性，并且可以形成一層弱透水層，有效的減少地表水向下入滲，應(yīng)注意的是強夯應(yīng)在適宜的含水量條件下進行，否則處理效果會大打折扣。強夯法和重錘夯實法的作用原理一樣，只是每次的擊實能更大，故擊實深度更深，常用于工程場地的整片處理，夯點布置的合理對夯實效果影響較大。在地基處理時，可能同時應(yīng)用以上的幾種處理方法，從而尋求更好的安全經(jīng)濟效果。

3.2建（購）筑物穿過黃土層

把建（購）筑物的荷載通過一定的中間結(jié)構(gòu)直接傳遞在黃土下部的基巖或承載力較好的老土層上，從而使得建（購）筑物不受中間濕陷性黃土不均勻沉降的影響，間接的消除了地基黃土的濕陷性。傳遞的荷載的中間結(jié)構(gòu)一般為樁基，尤以灌注樁多見，工程中應(yīng)用的樁基按照受力方式的不同分為兩類，一類為端承樁，另一類為摩擦樁，端承樁在樁長選擇時主要考慮黃土層的厚度，其長度必須與黃土層厚度相同，否則短了則樁端無法落在基巖上，長了則要鑿進基巖；而摩擦樁的長度相對比較靈活，可以結(jié)合樁身材料、斷面面積及形狀等選擇。

3.3防止地表水滲入地基

該方法的核心就是做好建（購）筑物基礎(chǔ)的隔水層，使得地表水無法滲入地基土體，從而使黃土不發(fā)生濕陷，常見的隔水材料包括油氈、灰土、各種PE和PVC膜材料等。由于防滲不可能做到完全制止入滲，加之防滲材料的老化，該方法的處理效果相對較差，一般不用于重大建設(shè)工程，如：橋梁，高層建筑，各類形象工程等而在渠道，游泳池等對變形要求不高，荷載也較小的工程中應(yīng)用廣泛。

3.4多中處理方法的組合應(yīng)用

上述各種處理方法各有優(yōu)缺，在工程實踐往往把他們中的幾種處理方法同時應(yīng)用到某一個工程項目上，以期取長補短，達到更好的治理效果。如先強夯再在上面做一層灰土層，或碎石層，就是強夯法和換土墊層法的組合；再如，對一些降雨量大，地下水位較高的地方先做換土墊層，然后在墊層上鋪設(shè)防水材料，便是換土墊層法和防滲法的組合；還有先在地基土體里打入碎石擠密樁或灰土樁，然后再樁間土中擠入膠結(jié)劑和膨脹劑，形成復(fù)合地基等等。總之，視具體工程情況，將一種或幾種處理方法一起應(yīng)用與同一工程的地基處理往往能夠取得更好的治理效果。

4　結(jié)論

黃土濕陷是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程，受多種因素制約濕陷性黃土地基的處理對于工程的安全性和經(jīng)濟性都有較大的影響。正確評價黃土的濕陷性具有較大的難度，而處理黃土濕陷性的方法又有很多，黃土的干密度、含水率、孔隙比等，這些物理指標數(shù)值穩(wěn)定，易于測定，誤差小，而黃土的濕陷系數(shù)卻隨試驗條件和測試技術(shù)的差異而不同，變化幅度較大，易影響評價的精度。因此，根據(jù)對黃土濕陷性本質(zhì)的認識及工程實際研究分析，探索濕陷系數(shù)與黃土物理指標間的關(guān)系，進而對濕陷系數(shù)作出預(yù)測，可以在一定程度上減小試驗工作量，簡化地基濕陷性評價方法，對綜合評價場地的濕陷性具有較大的實際意義

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S27[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-406-2